Universita Karlova v Praze Farmaceutická fakulta v Hradci Králové katedra farmaceutické technologie. Rigorózní práce

Universita Karlova v Praze Farmaceutická fakulta v Hradci Králové katedra farmaceutické technologie Rigorózní práce Osmolalita parenterálních přípravků s obsahem elektrolytů Osmolality of parenteral preparations containing electrolytes Lenka Křížová 2008

Prohlašuji, že tato práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracovala samostatně. Veškerá literatura a další zdroje, z nichž jsem při zpracování čerpala, jsou uvedeny v seznamu použité literatury a v práci řádně citovány. 2

Děkuji své školitelce PharmDr. Zdeňce Šklubalové, Ph.D. za její odborné vedení mé diplomové práce a především za její ochotu, trpělivost a podporu. 3

Obsah 1. Úvod... 5 2. Teoretická část... 6 2.1. Koligativní vlastnosti... 6 2.1.1. Osmotický tlak... 7 2.2. Osmotická koncentrace... 8 2.2.1. Určení osmolality... 9 2.2.2. Odhad osmolarity... 11 2.3. Parenterální přípravky s obsahem elektrolytů... 13 2.3.1. Lékopisné parenterální přípravky s obsahem elektrolytů... 14 2.3.2. Ostatní parenterální přípravky s obsahem elektrolytů... 17 3. Experimentální část... 23 3.1. Suroviny... 23 3.2. Pomůcky a přístroje... 23 3.3. Sušení surovin... 24 3.4. Příprava roztoků... 25 3.5. Měření hustoty... 25 3.6. Výpočet objemu roztoku... 26 3.7. Odhad molarity... 26 3.8. Měření osmolality... 26 3.9. Odhad osmolarity... 27 3.10. Parciální měrný objem látek... 27 4. Výsledky... 28 5. Diskuse... 50 6. Závěr... 54 7. Souhrn... 55 8. Příloha... 57 9. Literatura... 59 4

1. Úvod Aplikace léčiv ve formě parenterálního přípravku, injekce nebo infuze, patří v dnešní době mezi běžné metody léčby různých chorob. Volbou vhodného složení přípravku a způsobu parenterální aplikace lze ovlivnit biodostupnost léčivé látky z přípravku a tím i rychlost nástupu jejího účinku. Veškeré parenterální přípravky musí splňovat přísná kritéria, především v ohledu na svou účinnost, bezpečnost a jakost. S ohledem na možný osmotický efekt aplikovaných látek po intravenózním podání, je u infuzních přípravků nutné také znát osmotickou koncentraci, která je vyjadřována jako osmolalita nebo jako osmolarita. Tyto dva pojmy bývají často zaměňovány 1, ačkoliv fyzikálně jsou tyto pojmy jasně definovány a rozdíly mezi nimi vymezeny. Pro tuto rigorózní práci byly zvoleny tyto pracovní úkoly: 1. V teoretické části shrnout teoretické poznatky o parenterálních přípravcích se zaměřením na koligativní vlastnosti a osmotickou koncentraci. 2. V experimentální části zjistit hustotu vodných roztoků vybraných parenterálních látek (chlorid draselný, chlorid sodný, hexahydrát chloridu hořečnatého, hexahydrát chloridu vápenatého a močovina) v odstupňované molální koncentraci v rozmezí 0,1-1,0 mol/kg. 3. Pro vodné roztoky uvedených látek pomocí osmometru změřit osmolalitu (mosmol/kg). 4. S využitím hustoty roztoků vyjádřit molaritu roztoku. 5. Dostupnými metodami využít experimentální hodnoty osmolality k odhadu osmolarity. 5

2. Teoretická část Parenterální přípravky jsou sterilní přípravky určené k podání do lidského nebo zvířecího těla injekcí, infuzí nebo implantací. 2 Pro parenterália jsou stanovena závazná kritéria, která se týkají obsahu léčiv, průzračnosti (čirosti), osmotického tlaku, aktuální acidity (ph), sterility a apyrogenity, proto aby parenterální přípravky byly bezpečné, účinné a měly požadovanou vysokou jakost. Český lékopis 2 rozlišuje několik typů parenterálních přípravků: injekce, infuze, koncentrované roztoky pro injekce nebo infuze, prášky pro injekce nebo infuze, implantáty. Infuze jsou sterilní vodné roztoky nebo emulze s vodou jako kontinuální fází, obvykle izotonické s krví. Jsou podávány ve velkých objemech (nad 100 ml), a proto jsou označovány také jako velkoobjemové. Podle složení lze infuzní roztoky rozdělit na roztoky elektrolytů, roztoky neelektrolytů, roztoky pro peritoneální dialýzu, roztoky plazmaexpanderů a mikroheterogenní emulze olejů. Infuze neobsahují léčivé látky. Terapeutický účinek infuzí se uplatňuje až po jejich aplikaci do organismu, kde se částice distribuují dle koncentračních gradientů do tkání, kde mohou v extracelulární tekutině projevit svou osmotickou aktivitu. Osmotická aktivita se u infuzí obvykle nevyjadřuje pomocí osmotického tlaku v kpa, ale jako osmotická koncentrace v osmolech, která vyjadřuje koncentraci osmoticky aktivních částic. 3 2.1. Koligativní vlastnosti Vlastnosti roztoku, které závisejí pouze na počtu rozpuštěných částic a nikoliv na jejich chování, se nazývají koligativní. 4 Těmito částicemi mohou být jednotlivé molekuly, asociáty molekul nebo také ionty. Ke koligativním vlastnostem patří snížení tlaku páry a s tím související zvýšení teploty varu, snížení teploty tuhnutí a snížení osmotického tlaku. Když se rozpustí netěkavá látka v tekutém rozpouštědle, dojde ke snížení tlaku páry roztoku. 5 V důsledku snížení tlaku páry dochází ke zvýšení teploty varu a 6

snížení teploty tuhnutí a ke snížení osmotického tlaku. Teplota varu tekutiny je teplota, při které je tlak páry kapaliny v rovnováze s atmosferickým tlakem. Tlak nasycené páry roste exponenciálně s teplotou, a když dosáhne velikosti okolního tlaku, nastává var. Jelikož pára nad roztokem má nižší tlak, dosáhne hodnoty okolního tlaku až při vyšší teplotě než pára nad rozpouštědlem. V důsledku toho se teplota varu roztoku zvýší oproti čistému rozpouštědlu. Zvýšení teploty varu využívá metoda zvaná ebulioskopie, která se využívá k určení osmolality. Teplota tuhnutí čisté kapaliny je teplota, kdy pevná a tekutá fáze jsou v rovnováze při atmosferickém tlaku. Když přidáme do rozpouštědla rozpustnou látku, sníží se teplota tuhnutí úměrně s koncentrací látky rozpuštěné v roztoku. 3 Na měření snížení teploty tuhnutí roztoku proti čistému rozpouštědlu je založena kryoskopie. Vzhledem ke strmější teplotní závislosti tlaku páry nad ztuhlým rozpouštědlem, se kryoskopie využívá častěji než ebulioskopie. Osmotický tlak je tlak, který musí být vyvinut, aby bylo zabráněno osmóze, při které dochází k difusi přes semipermeabilní membránou z důvodu nerovnosti chemických potenciálů na obou stranách membrány. 6 Rozpouštědlo spontánně prochází membránou, dokud nedojde k vyrovnání chemických potenciálů. Významným faktem při řešení praktických otázek spojených s určením osmotického tlaku roztoku je aditivita koligativních parametrů dané soustavy, tzn. že jejich intenzita roste s koncentrací částic v roztoku bez ohledu na povahu látky. 6 Z tohoto důvodu je možno měřením jedné z koligativních vlastností roztoku určit jiné. Pokud dva roztoky mají jednu z koligativních vlastností shodnou, znamená to, že i ostatní koligativní vlastnosti těchto roztoků jsou shodné. 2.1.1. Osmotický tlak Osmotický tlak roztoku lze určit z van t Hoffovy rovnice 7 : n R T c R T (1) V 7

kde π je osmotický tlak v Pa, n je látkové množství v molech, V je objem v -1 litrech, R je univerzální plynová konstanta v J kg -1 mol a T je absolutní teplota v Kelvinech. Při výpočtech pro roztoky elektrolytů bylo zjištěno, že van t Hoffova rovnice neudává přesné hodnoty osmotického tlaku pro tyto roztoky. Ke korekci byl proto zaveden van t Hoffův korekční faktor i. 8 i c R T (2) Zavedením tohoto korekčního faktoru lépe vystihlo situaci v roztocích elektrolytů, které v roztoku disociují, tzn. že počet částic v roztoku je vyšší, než je počet molekul odpovídající chemickému vzorci. Van t Hoffův korekční faktor nelze přesně určit, protože je zatížený chybou. Závisí na povaze látky, koncentraci, stupni disociace a vzájemných elektrostatických silách mezi ionty. i 1 ( n 1) (3) kde α je disociační stupeň a n je počet iontů, na které se disociuje molekula elektrolytů. Pro silné elektrolyty nabývá van t Hoffův koeficient hodnot malých celých čísel, u slabých elektrolytů, které v závislosti na koncentraci disociují pouze z části, je hodnota koeficientu necelistvé číslo a souvisí se stupněm disociace. 9 Např. pro chlorid sodný je teoretická hodnota van t Hoffova korekčního faktoru i = 1 + 1 (2-1) = 2, tzn. že osmotický tlak by měl být dvojnásobkem hodnoty určené podle rovnice (1). Ve skutečnosti je reálný osmotický tlak rozpuštěného elektrolytu ovlivněn meziiontovými atrakčními silami, velikostí iontů, interakcemi mezi rozpouštědlem a rozpuštěnou látkou, apod. Odchylku od chování ideálního roztoku v důsledku těchto jevů vyjadřuje molální osmotický koeficient. 6 2.2. Osmotická koncentrace U infuzních přípravků se k označování obvykle nepoužívá osmotický tlak, ale osmotická koncentrace. Osmotická koncentrace vyjadřuje koncentraci osmoticky aktivních částic a může být vyjádřena ve dvou formách - jako 8

osmolalita v osmol/kg nebo jako osmolarita v osmol/l. Podle platných norem je osmotická koncentrace součástí označení infuzních roztoků. Český lékopis 2 používá pro označení infuzních roztoků teoretickou osmolaritu. Osmolalita vyjadřuje celkové množství osmoticky aktivních částic rozpuštěných v 1 kg rozpouštědla (osmol/kg). Jelikož je osmolalita vztažená k hmotnosti, není závislá na teplotě. Osmolarita vyjadřuje množství osmoticky aktivních částic rozpuštěných v 1 litru roztoku (osmol/l). Jelikož je osmolarita vztažena k objemu, je závislá na teplotě. Hodnoty osmolality a osmolarity nejsou nikdy shodné. Vzhledem k tomu, že hustota vody při 25 C (laboratorní teplota) je 0,9971 kg/l 10, 1 kg vody zaujímá objem 1,0029 l, a proto je jednoosmolární roztok vždy koncentrovanější než jednoosmolální roztok. 3 V nízkých koncentracích se hodnoty osmolality a osmolarity přibližně shodují. Se zvyšující se koncentrací se tyto rozdíly zvětšují. Tyto rozdíly nejsou zanedbatelné také u směsí, což je většina parenterálních přípravků. Tyto rozdíly mohou zapříčinit možné vedlejší účinky při podání infuzních přípravků z důvodu nevhodných osmotických vlastností, které mohou zapříčinit neočekávaný pohyb vody v organismu. 2.2.1. Určení osmolality Teoreticky lze pro měření osmolality využít kteroukoli z koligativních vlastností. 11 Nejužívanější je ale metoda, využívající měření snížení teploty tuhnutí: 2 T m 1000 mosmol/kg (4) 1,86 kde ξ m je osmolalita v osmol/kg a ΔT je snížení teploty tuhnutí v Kelvinech. Rozdíl mezi teplotou tuhnutí rozpouštědla a teplotou tuhnutí roztoku v závislosti na jeho koncentraci vyjadřuje kryoskopická konstanta ΔT, kterou lze získat z rovnice: T K K i c L c (5) 9

kde ΔT je kryoskopická konstanta, K k je kryoskopická konstanta vody (K k = 1,86 K kg mol -1 ), c je molarita roztoku v mol/l, i je van t Hoffův korekční faktor a L je hodnota uváděná v tabulkách. Průměrnou hodnotu L je možné určit podle disociace molekul elektrolytu. Protože koligativní vlastnosti jsou nezávislé na chemické podstatě elektrolytů a meziiontové interakce ve zředěných roztocích jsou podobné, všechny elektrolyty stejného typu mají stejné hodnoty L iso. 12 Tab. 1 - Hodnoty L iso pro různé typy roztoků 12 Typ látky L iso Příklad látky neelektrolyt 1,9 močovina slabý elektrolyt 2,0 aminokyseliny, kyselina boritá bi-bivalentní 2,0 síran hořečnatý mono-monovalentní 3,4 chlorid sodný mono-bivalentní 4,3 síran sodný bi-monovalentní 4,8 chlorid zinečnatý Osmolalitu ξ m lze určit také pomocí rovnice 2 : m (6) m kde υ je počet částic vzniklých při disociaci jedné molekuly v roztoku. Pokud není roztok ionizován, pak υ = 1, ale pokud je roztok ionizován, υ je celkový počet iontů přítomných v roztoku nebo vytvořených solvolýzou z jedné molekuly rozpuštěné látky. m je molalita roztoku v mol/kg a Ф je molální osmotický koeficient. Molální osmotický koeficient vyjadřuje interakce mezi ionty opačného náboje v roztoku. 6 Je mírou odchylky chování reálného roztoku od ideálního roztoku. Hodnota molálního osmotického koeficientu je vždy menší než 1 a je závislá na látkové koncentraci (molalitě), se zvyšující se koncentrací se jeho hodnota snižuje. Např. isotonický roztok chloridu sodného má teoretickou osmolaritu 10

2 154 = 308 mosmol/l, ale ve skutečnosti má tento roztok nižší osmolaritu v důsledku molálního osmotického koeficientu 308 0,93 = 286 mosmol/l. 13 2.2.2. Odhad osmolarity Osmolaritu nelze měřit, její hodnotu lze pouze odhadnout. Existují různé postupy pro odhad osmolarity. V českém lékopise (zároveň i v Ph. Eur.) je používána pouze teoretická osmolarita pro vyjádření osmotické koncentrace u jednotlivých monografií infuzních roztoků, zatímco USP 31 se zabývá problematikou osmolarity podrobněji. Definuje teoretickou a aktuální osmolaritu a udává i postupy pro jejich výpočet (viz dále). Teoretickou osmolaritu lze odhadnout pomocí lékopisné rovnice: 14 c (7) c i i kde ξ c vyjadřuje osmolaritu v osmol/l, υ i je počet částic, které vzniknou při disociaci jedné molekuly a c i je molární koncentrace v mol/l. Aktuální osmolaritu lze odhadnout pomocí lékopisné rovnice: 14 1000 m c (8) 1000 wi i kde ξ c vyjadřuje osmolaritu v osmol/l, ξ m vyjadřuje osmolalitu v osmol/kg, w i je hmotnost v gramech, ρ je hustota v kg/l a υ i je parciální měrný objem v ml/g, který vyjadřuje změnu objemu roztoku po rozpuštění 1 g látky. Kromě těchto lékopisných postupů existují i další postupy odhadů osmolarity. Na základě předpokladu 3, že existuje podobný vztah mezi molalitou a osmolalitou, molaritou a osmolaritou, lze osmolaritu odhadnout i z této rovnice: c cosm mosm (9) m kde c osm vyjadřuje osmolaritu v osmol/l, m osm osmolalitu v osmol/kg, c molaritu v mol/l a m molalitu v mol/kg. Pro převod osmolality na osmolaritu lze také použít rovnici (10) 15, která k převodu nepožaduje znalost hustoty roztoku, ale využívá hustotu čistého 11

rozpouštědla a parciální molální objem rozpuštěné látky při nekonečném zředění. 0 0 2 c m d1 1 0, 001 (10) kde ξ c vyjadřuje osmolaritu v osmol/l, ξ m vyjadřuje osmolalitu v osmol/kg, d 1 0 vyjadřuje hustotu čistého rozpouštědla v kg/l a 0 2 je parciální molální objem při nekonečném zředění. Při převodu osmolality na osmolaritu je obvykle výraz v hranaté závorce označován jako faktor konverze, který vychází z lineární souvislosti mezi osmolalitou a osmolaritou. 13 Rovnice (10) může být také vyjádřena jinak 16 : 0 0 2 c m d1 1 0, 001 (11) kde υ je počet částic, které vzniknou při disociaci, m vyjadřuje molalitu v mol/kg a φ je osmotický koeficient, d 1 0 rozpouštědla v kg/l a vyjadřuje hustotu čistého 0 2 je parciální molální objem při nekonečném zředění. Osmolaritu z měřené osmolality lze také určit pomocí rovnice (12) 17 : aktuální osmolarita = měřená osmolalita x (hustota obsah rozpuštěných látek v roztoku) (12) Rozdíl mezi hustotou roztoku a obsahem rozpuštěných látek představuje procentuální zastoupení vody v roztoku v g/ml. Tuto metodu lze použít i pro odhad osmolarity pro směsi a totální parenterální výživu. 18 2.3. Parenterální přípravky s obsahem elektrolytů 19 Základním vehikulem infuzních vodných roztoku je voda na injekce. Roztoky elektrolytů po aplikaci ovlivňují hydrataci organismu a acidobazickou rovnováhu organismu. Používají se při dehydrataci, ke korekci alkalózy a acidózy organismu a jako nosné roztoky pro léčivé látky. Mezi nejpoužívanější elektrolyty patří jednoduché anorganické soli, obsahující sodné, draselné, hořečnaté, vápenaté a chloridové ionty. Po intravenózním podání setrvává infuzní roztok v krevním řečišti pouze několik desítek minut, snadno uniká extravaskulárně. Disociované ionty se v organismu distribuují dle koncentračních gradientů v extracelulární tekutině, volná voda se distribuuje dle koncentračního spádu ve všech kompartmentech. Iontová rovnováha závisí 12

na jejich vylučování ledvinami a podléhá zejména mineralokortikoidní regulaci. Vodní homeostáza je řízena v první řadě antidiuretickým hormonem. 20 Kromě těchto iontů jsou v infuzních roztocích také často využívány metabolizovatelné ionty jako mléčnan nebo octan. Mléčnan se v nepoškozených jaterních buňkách a při jejich dostatečném zásobení kyslíkem mění na pyruvát a dále na bikarbonát. Octan je v játrech metabolizován na bikarbonát. Roztoky elektrolytů lze rozdělit podle složení (obsahu iontů) na izoionní, hypoionní a hyperionní. Izoionní roztoky mají přibližně stejný obsah iontů jako v extracelulární tekutině. V hyperionních roztocích jsou ionty ve vyšší koncentraci než v extracelulární tekutině. Mezi hyperionní roztoky patří také koncentrované roztoky pro injekce nebo infuze. Hypoionní roztoky obsahují méně iontů než izoionní roztoky (1/2 až 1/6 iontů než v izoionních roztocích). Aby tyto roztoky splňovaly podmínku isotonicity, jsou upraveny roztokem glukosy, fruktosy nebo sorbitolu na isotonickou hodnotu. Glukosa slouží jako energetický zdroj a je metabolizována na volnou vodu a oxid uhličitý. Sorbitol se v játrech přeměňuje na fruktosu. Fruktosa vstupuje do buněk méně závisle na přítomnosti inzulínu než glukosa, za normálních podmínek je ze 30 % konvertována na mléčnan a pyruvát a zbytek je přeměněn na glukosu. 19 Hypoionní roztoky ovlivňují hydrataci organismu, a proto se také označují jako ledvinové startéry nebo zavodňovací roztoky. 2.3.1. Lékopisné parenterální přípravky s obsahem elektrolytů 2,19 Darrowi infusio Darrowův infuzní roztok je sterilní nepyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného a mléčnanu sodného, který teoreticky obsahuje 121,0 mmol Na + /l, 36,0 mmol K + /l, 104,0 mmol Cl - /l a 53,0 mmol mléčnanu/l. Vzhledem ke zvýšenému obsahu mléčnanu, který se v organismu metabolizuje 13

na bikarbonát, působí podání tohoto roztoku mírně alkalizačně. Teoretická osmolarita tohoto roztoku je 314 mosmol/l. Tento roztok se používá k doplnění ztráty tělesných tekutin zejména u stavů spojených s hypokalemií a acidózou nebo sklonem k acidóze. Je výhodný při ztrátách střevní tekutiny, po dlouhodobém podávání perorálních diuretik bez kaliumprotektivního účinku a bez suplementace kalia. Hartmanni infusio Hartmannův infuzní roztok je sterilní nepyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého, chloridu hořečnatého a mléčnanu sodného, který teoreticky obsahuje 130,0 mmol Na + /l, 5,4 mmol K + /l, 0,9 mmol Ca 2+ /l, 1,0 mmol Mg 2+ /l, 112,0 mmol Cl - /l a 27,0 mmol mléčnanu/l. Teoretická osmolarita roztoku je 276 mosmol/l. Vzhledem k vyváženému poměru koncentrací chloridů a mléčnanu nemá podání roztoku významný vliv na acidobazickou rovnováhu, působí jen velmi mírně alkalizačně, proto se používá při mírné metabolické acidóze. Indikací tohoto roztoku je především extracelulární dehydratace, způsobená různými příčinami (zvracení, průjmy, píštěle apod.), také hypovolemie způsobená hemoragickým šokem, popáleninami, ztrátou vody a elektrolytů během operace. Natrii chloridi infusio isotonica Izotonický infuzní roztok chloridu sodného je sterilní nepyrogenní roztok, který teoreticky obsahuje 154,0 mmol Na + /l a 154,0 mmol Cl - /l. Teoretická osmolarita roztoku je 308 mosmol/l. Tento roztok je indikován k náhradě tekutin, obnově a udržení koncentrace sodíkových a chloridových iontů. Užívá se také k podpoře exkrece při léčbě otrav a může být použit jako vehikulum pro rozpuštění a nitrožilní podání léků. 14

Natrii chloridi infusio isotonica cum glucoso Izotonický infuzní roztok chloridu sodného s glukosou je sterilní nepyrogenní izotonický roztok chloridu sodného, který je zředěn roztokem glukosy (50 g/l) a podle jejich vzájemného poměru se označuje jako Natrii chloridi infusio isotonica 2/3, 1/2, 1/3 nebo 1/5 cum glucoso. Tyto roztoky se používají při hypovolemii, hyponatremii, dehydrataci, zejména se zvýšenými ztrátami sodíku (zvracení, průjmy, extrémní perspirace), k akutnímu doplnění intravaskulárního volumu a při iontové dysbalanci. Roztoky se používají u dětských pacientů, u kterých jsou nižší nároky na koncentraci iontů v infuzním roztoku. Roztoky se používají také jako nosné roztoky pro další léčiva. Tab. 2 - Složení infuzních roztoků Natrii chloridi infusio isotonica cum glucoso Roztok 2/3 1/2 1/3 1/5 Na + (mmol/l) 102,4 77,0 51,3 30,8 Cl - (mmol/l) 102,4 77,0 51,3 30,8 C 6 H 12 O 6 (mmol/l) 92,5 138,8 185,0 222,0 Osmolarita (mosmol/l) 298 293 288 284 Energetická hodnota (kj/l) 286 429 572 686 Ringeri infusio Ringerův infuzní roztok je sterilní nepyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného a chloridu vápenatého. Teoreticky obsahuje 147,0 mmol Na + /l, 4,0 mmol K + /l, 2,3 mmol Ca 2+ /l a 156,0 mmol Cl - /l. Oproti plazmě obsahuje nadbytek chloridových iontů, což vede k mírné acidifikaci vnitřního prostředí. Teoretická osmolarita roztoku je 309 mosmol/l. Tento roztok se používá k doplnění vody a elektrolytů při izotonické a mírně hypotonické dehydrataci, zejména při zvýšených ztrátách sodíku a chloridů (zvracení, průjmy), při ztrátách extracelulární tekutiny, k léčbě hypochloremie a hypochloremické alkalózy. Slouží také jako nosný roztok pro další léčiva. 15

Ringeri infusio cum glucoso Ringerův infuzní roztok s glukosou je Ringerův infuzní roztok zředěný roztokem glukosy (50 g/l) a podle jejich vzájemného poměru se označuje jako Ringeri infusio 2/3, 1/2, 1/3, 1/5 cum glucoso. Tab. 3 - Složení infuzního roztoku Ringeri infusio cum glucoso Roztok 2/3 1/2 1/3 1/5 Na + (mmol/l) 98,1 73,6 49,1 29,4 K + (mmol/l) 2,7 2,0 1,3 0,8 Ca 2+ (mmol/l) 1,5 1,1 0,8 0,5 Cl - (mmol/l) 103,7 77,9 52,0 31,1 C 6 H 12 O 6 (mmol/l) 92,5 138,8 185,0 222,0 Osmolarita (mosmol/l) 299 293 288 284 Energetická hodnota (kj/l) 286 429 572 686 Ringeri infusio cum natrii lactate Ringerův infuzní roztok s mléčnanem sodným je sterilní nepyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého a mléčnanu sodného, který teoreticky obsahuje 130,0 mmol Na + /l, 4,0 mmol K + /l, 1,8 mmol Ca 2+ /l, 110,0 mmol Cl - /l a 27,6 mmol mléčnanu/l. Teoretická osmolarita roztoku je 274 mosmol/l. Vzhledem k vyváženému poměru koncentrací chloridů a mléčnanu nemá podání roztoku významný vliv na acidobazickou rovnováhu, působí jen velmi mírně alkalizačně. Tento roztok se používá k doplnění vody a elektrolytů při izotonické a hypotonické dehydrataci různého původu při vyvážené acidobazické rovnováze nebo při mírném sklonu k acidóze, při úrazech, menších ztrátách krve a popáleninách. Používá se také k rehydrataci po náhradách koloidními plazmaexpandery a v pediatrii jako iniciální roztok pro rehydrataci akutních ztrát při kojeneckých průjmových onemocněních. Slouží také jako nosný roztok pro další léčiva. 16

2.3.2. Ostatní parenterální přípravky s obsahem elektrolytů 19 Jelikož je vyráběno velké množství elektrolytových infuzních přípravků, jsou v této části rigorózní práce zmíněny jen některé přípravky registrované v ČR. V příloze 1 je pak uvedeno složení různých druhů přípravků Ardeaelytosol (Ardeapharma). Infusio kalii chlorati concentrata Tento roztok je jednomolární roztok chloridu draselného (7,45%) určený k přípravě infuzních roztoků s koncentrací draselných iontů podle individuálních potřeb nemocného. Draslík je základní intracelulárním kationtem, který je nezbytný pro mnoho fyziologických buněčných pochodů (elektrochemický gradient buněčné membrány, svalové kontrakce, vedení vzruchu neuronem), regulaci osmotického tlaku a pro normální ledvinné funkce. 19 Po intravenózním podání se draslík v organismu rychle distribuuje. Koncentrační gradient mezi intracelulárním a extracelulárním prostorem je udržován činností membránové Na + /K + pumpy. Draslík se vylučuje hlavně do moči. Množství draslíku vyloučeného ledvinami je závislé na jeho hladině v séru, na acidobazické rovnováze, na vylučování hormonů nadledvin a na dalších faktorech. Část draslíku se vylučuje do stolice, malé množství do slin, potu, žluče a pankreatické šťávy. Roztok se používá k prevenci a léčbě hypokalemie, zejména spojené s hypochloremickou alkalózou, při zvýšených ztrátách draslíku při průjmových onemocněních, nefrotickém syndromu, po dlouhodobé diuretické léčbě, při hyperaldosteronismu, při iontové dysbalanci jakékoliv jiné příčiny. Plasmalyte Tento roztok je přibližně izotonický elektrolytový roztok s obsahem základních iontů (draslík, sodík, hořčík, chloridy), octanu a glukonátu, který teoreticky obsahuje 140,0 mmol Na + /l, 5,0 mmol K + /l, 1,5 mmol Mg 2+ /l, 98,0 mmol Cl - /l, 27,0 mmol glukonátu/l a 23,0 mmol octanu/l. Vzhledem k obsahu octanu a 17

glukonátu působí po podání mírně alkalizačně. Teoretická osmolarita tohoto roztoku je 295 mosmol/l. Tento roztok se používá k náhradě tekutin (např. po popálení, úrazu hlavy, zlomeninách, infekci a peritoneální iritaci), k náhradě tekutin během chirurgických výkonů, při hemoragickém šoku, při klinických stavech vyžadující rychlou transfuzi krve (kompatibilita s krví) a při mírné až střední metabolická acidóze, a to i v případě poruch laktátového metabolismu. Ringerfundin Tento základní přibližně izotonický infuzní roztok s obsahem základních iontů, octanu a maleátu teoreticky obsahuje 140 mmol Na + /l, 4,0 mmol K + /l, 1,0 mmol Mg 2+ /l, 2,5 mmol Ca 2+ /l, 127,0 mmol Cl - /l, 24,0 mmol octanu/l a 5,0 mmol maleátu/l. Mezi indikace tohoto roztoku patří hypervolemie, těžká městnavá srdeční slabost, renální selhání s oligurií nebo anurií, těžký generalizovaný edém, hyperkalemie, hyperkalcemie a metabolická alkalóza. Infusio HRS Medicamenta Tento roztok teoreticky obsahuje 127 mmol Na + /l, 5,4 mmol K + /l, 1,0 mmol Mg 2+ /l, 0,9 mmol Ca 2+ /l, 111,0 mmol Cl - /l a 25,0 mmol octanu/l. Vzhledem k přítomnosti sorbitolu není vhodné podávat přípravek dětem do tří let. Vzhledem k vyváženému poměru koncentrací chloridů a octanu nemá podání roztoku významný vliv na acidobazickou rovnováhu, působí jen velmi mírně alkalizačně. Teoretická osmolarita roztoku je 354 mosmol/l. Používá se k doplnění vody a elektrolytů v průběhu anestezie, při izotonické a hypotonické dehydrataci různého původu, při ztrátách extracelulární tekutiny. Ardeaelytosol D 1/1 Tento infuzní roztok obsahuje chlorid sodný, chlorid draselný a mléčnan sodný a jeho osmotický tlak je 695 kpa. Používá se při ztrátách draslíku, způsobené 18

především ztrátami žaludečního a střevního sekretu včetně žluče a pankreatické šťávy (drenáží, sondou, zevními píštělemi, průjmy). Ardeaelytosol D 2/3, 1/2 1/3, 1/5 Tyto sterilní apyrogenní koncentrované roztoky chloridu sodného, chloridu draselného, mléčnanu sodného a glukózy mají osmotický tlak 685, 681, 680 a 675 kpa. Po utilizaci glukózy jsou tyto roztoky hypotonické a po podání působí mírně acidifikačně. Tyto roztoky se používají ke krytí ztrát vody a elektrolytů při zachované normální funkci ledvin, především v pooperačním období (od druhého pooperačního dne). Ardeaelytosol EA 1/1 Tento sterilní apyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého, chloridu hořečnatého a octanu sodného má osmotický tlak 681 kpa a používá se při izotonické dehydrataci z různých příčin a jako vehikulum při podávání léčiv. Ardeaelytosol EL 1/1 Tento sterilní apyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého, chloridu hořečnatého a mléčnanu sodného má osmotický tlak 663 kpa a používá se při izotonické dehydrataci z různých příčin a jako vehikulum při podávání léčiv. Ardeaelytosol EL 2/3, 1/2 1/3, 1/5 Tyto sterilní apyrogenní roztoky chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého, chloridu hořečnatého, mléčnanu sodného a glukosy mají osmotický tlak 664, 666, 670 a 670 kpa. Po utilizaci glukózy jsou tyto roztoky hypotonické a po podání působí mírně acidifikačně. 19

Tyto roztoky se používají při ztrátách potem, dýcháním při horečce a jako iniciální rehydratace po operacích, rehydratace malých dětí, novorozenců a kojenců (EL 1/3 a 1/5). Ardeaelytosol ELG 5 Tento sterilní apyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého, chloridu hořečnatého a mléčnanu sodného má osmotický tlak 1332 kpa a používá se při isotonické dehydrataci z různých příčin a jako vehikulum pro podávání léčiv. Ardeaelytosol ELK 1/1 Tento sterilní apyrogenní roztok obsahující chlorid sodný, chlorid draselný, chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý a mléčnan sodný má osmotický tlak 708 kpa a používá se při ztrátách draslíku, způsobené především ztrátami střevních sekretů a to při drenáži, zevními píštělemi a průjmy. Používá se také při izotonické dehydrataci z různých příčin a jako vehikulum při podávání léčiv. Ardeaelytosol H 1/1 Tento sterilní apyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého, chloridu hořečnatého a mléčnanu sodného má osmotický tlak 611 kpa a používá se při izotonické dehydrataci z různých příčin a jako vehikulum při podávání léčiv. Ardeaelytosol H 2/3, 1/2 1/3 Tyto sterilní apyrogenní roztoky chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého, chloridu hořečnatého, mléčnanu sodného a glukosy mají osmotický tlak 625, 636 a 645 kpa. Po utilizaci glukosy jsou tyto roztoky hypotonické a po podání působí mírně acidifikačně. Tyto roztoky se používají při ztrátách potem, dýcháním při horečce a jako iniciální rehydratace po operacích, rehydratace novorozenců a kojenců. 20

Ardeaelytosol concentrata natriumchlorid 5,85%, 10% Tyto sterilní apyrogenní koncentrované roztoky chloridu sodného se používají při hyponatremii (jen při deficitu objemu tekutin a hypoosmolalitě) a při metabolické alkalóze. Tab. 4 - Složení infuzního roztoku Ardeaelytosol concentrata natriumchlorid 5,85%, 10% Roztok 5,85% 10% Na + (mmol/l) 1000 1711,2 Cl - (mmol/l) 1000 1711,2 Osmotický tlak (kpa) 4841,0 7510,0 Ardeaelytosol R 1/1 Tento sterilní apyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého má osmotický tlak 676 kpa a používá se při lehké metabolické alkalóze, hyponatremii, izotonické dehydrataci a v případech, kdy ledviny pacienta jsou schopny vyrovnávat acidózu vyvolanou chloridovými ionty, kterých je v tomto roztoku více než v extracelulární tekutině. Používá se také k zvlhčování obvazových materiálů a k oplachování dalších předmětů. Ardeaelytosol R 1/2, 1/3 Tyto sterilní apyrogenní roztoky chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého a glukózy mají osmotický tlak 675 a 676 kpa. Po utilizaci glukosy se uplatňují jako roztoky hypotonické a po podání působí mírně acidifikačně. Tyto roztoky se používají při hypertonické dehydrataci (v případech, kdy ledviny pacienta jsou schopny vyrovnávat acidózu vyvolanou chloridovými ionty, kterých je v roztoku více než v extracelulární tekutině). 21

Ardeaelytosol RL 1/1 Tento sterilní apyrogenní roztok chloridu sodného, chloridu draselného, chloridu vápenatého a mléčnanu sodného má osmotický tlak 606 kpa a používá se při isotonické dehydrataci z různých příčin a jako vehikulum pro podávání léčiv. 22

3. Exprimentální část 3.1. Suroviny Chlorid draselný (Kalii chloridum) ČL 2002, Kulich, Hradec Králové Chlorid hořečnatý hexahydrát (Magnesii chloridum hexahydricum) ČL 2002, Kulich, Hradec Králové/Říčany Chlorid sodný (Natrii chloridum) ČL 2002, Kulich, Hradec Králové Chlorid vápenatý hexahydrát (Calcii chloridum hexahydricum) ČL 2002, Kulich, Hradec Králové/Říčany Močovina (Urea) ČL 2002 doplněk 2004, Kulich, Hradec Králové Čištěná voda pro HPLC, Farmaceutická fakulta Univerzity Karlovy, Hradec Králové Tab. 5 - Molekulové hmotnosti látek Látka Molekulová hmotnost KCl 74,55 NaCl 58,44 CaCl 2 6 H 2 O 219,08 MgCl 2 6 H 2 O 203,30 Močovina 60,06 3.2. Pomůcky a přístroje analytické váhy Kern ABJ 120-4M, Kern & Sohn GmbH, Německo (d = 0,1 mg) váhy Kern 573, Kern & Sohn GmbH, Německo (d = 0,1 g) semimikroosmometr DL, Knauer, Německo tiskárna k osmometru 1420, Knauer, Německo kalkulačka Voyage 200, Texas Instruments, Thajvan sušárna HS 61A, Chirana, Česká republika 23

exsikátor pyknometry automatická pipeta 150µl Tab. 6 - Seznam zkratek používaných v praktické části Zkratka Jednotka Název M M w m c V r V v V gram h h r h v m osm c osm r kg g mol/kg mol/l l l ml/g kg/l bezrozměrné kg/l osmol/kg osmol/l bezrozměrné hmotnost roztoku molekulová hmotnost molalita molarita objem roztoku objem vody v roztoku parciální měrný objem hustota relativní hustota hustota vody osmolalita osmolarita koeficient korelace 3.3. Sušení surovin Do předem vysušených a zvážených skleněných zábrusových lahviček jsem navážila přesně malé množství jednotlivých surovin. Vzorky chloridu sodného, chloridu draselného a močoviny jsem sušila do konstantní hmotnosti v sušárně (5 hodin při teplotě 115 C). Výsledky sušení jako procentuální úbytek hmotnosti vyjadřující obsah vlhkosti v látce jsem shrnula v tabulce 7. Následně jsem lahvičky uchovávala při běžných laboratorních podmínkách, tzn. při teplotě 25±0,5 C a vlhkosti 65±5%, abych zjistila obsah vlhkosti, který získají látky během experimentu. Procentuální přírůstek hmotnosti vyjadřující obsah vlhkosti v surovině je shrnutý v tabulce 8. 24

Z důvodu nízké teploty tání hexahydrátů chloridu hořečnatého a vápenatého jsem nesušila tyto látky v sušárně ale v exsikátoru. Výsledky pro tyto látky jsou shrnuty v tabulce 9. Hexahydrát chloridu hořečnatého je hygroskopický (na vzduchu se roztéká) a hexahydrát chloridu vápenatého je silně hygroskopický. 21 Z tohoto důvodu jsem nezkoumala chování těchto látek za daných laboratorních podmínek, ale pracovala jsem s nimi velmi opatrně a rychle. 3.4. Příprava roztoků Abych získala roztok o přesné molalitě m (mol/kg), navážila jsem do jedné kádinky přesně dané množství suroviny (s přesností na 0,1 mg), odpovídající molekulové hmotnosti M w, a do druhé kádinky jsem navážila 1,0 kg čištěné vody. Následně jsem navážku rozpustila v menším množství čištěné vody a kvantitativně přenesla do zásobní zábrusové baňky a doplnila zbytkem čištěné vody. Tímto postupem jsem připravila roztoky chloridu draselného, chloridu sodného, hexahydrátu chloridu vápenátého, hexahydrátu chloridu vápenatého a močoviny v odstupňované molalitě 0,1-1,0 mol/kg. Určila jsem celkovou hmotnost roztoku M (kg): M 1 M m (13) w kde M w je molekulová hmotnost v gramech a m je molalita v mol/kg. Hmotnosti jednotlivých roztoků použitých látek jsou uvedeny v tabulkách 10-15. 3.5. Měření hustoty Hustotu jsem stanovila pyknometricky 2 pomocí pěti pyknometrů. Dokonale čistý, suchý a předem zvážený pyknometr jsem naplnila destilovanou vodou a nechala vytemperovat při teplotě 25±0,5 C. Určila jsem jeho vodné číslo, tj. rozdíl hmotností pyknometru s destilovanou vodou a prázdného pyknometru. Poté jsem pyknometr omyla v destilované vodě a ethanolu 96% a dokonale vysušila. Následně jsem ho naplnila připraveným roztokem a po vytemperování na teplotu 25±0,5 C jsem zjistila hustotu roztoku. Stejně jsem 25

postupovala u všech připravených roztoků studovaných látek. Takto zjištěnou relativní hustotu jsem převedla na reálnou hustotu roztoku pomocí vztahu: h h r h v (14) kde h je reálná hustota v kg/l, h r je relativní hustota roztoku a h v je hustota vody při teplotě 25 C, tj. 0,9971 kg/l 10. Průměrné hodnoty hustoty (z pěti měření) pro jednotlivé roztoky použitých látek jsou uvedeny v tabulkách 10-15. 3.6. Výpočet objemu roztoku Objem roztoku V r (l) jsem vypočítala z rovnice: M V r (15) h kde M je hmotnost roztoku v kg a h je reálná hustota v kg/l. Objemy jednotlivých roztoků použitých látek jsou uvedeny v tabulkách 10-15. 3.7. Odhad molarity Molaritu c (mol/kg) jsem určila pomocí molality a objemu roztoku: m c (16) V r kde m je molalita v mol/kg a V r je objem roztoku v litrech. Odhady molarit jednotlivých roztoků použitých látek jsou uvedeny v tabulkách 10-15. Vztah mezi molalitou roztoku a odhadem molarity jsem vyjádřila regresními rovnicemi, které jsem shrnula pro jednotlivé látky do tabulky 16. 3.8. Měření osmolality V souladu s postupem ČL 2005 2 jsem osmolalitu roztoků měřila pomocí osmometru. V tabulce 12 jsou shrnuty vlastnosti roztoků pro kalibraci osmometru. Před měřením jsem přístroj nakalibrovala pomocí čištěné vody (0 mosmol/kg) a roztoku chloridu sodného (400 mosmol/kg - 12,687 g chloridu sodného a 1 kg vody). Do měřící zkumavky jsem umístila 150 µl měřeného vzorku a 26

vložila do přístroje. Pro každý roztok jsem osmolalitu (mosmol/kg) změřila pětkrát. Průměrné hodnoty z pěti měření, která se nelišila o více než 5 mosmol/kg, jsou uvedeny v tabulkách 10-15. 3.9. Odhad osmolarity K odhadu teoretické osmolarity (c osm ) jsem použila lékopisnou 14 rovnici (7). K odhadu aktuální osmolarity (c osm ) jsem použila lékopisnou 14 rovnici (8) a také rovnici (9). Vztahy mezi měřenou osmolalitou roztoku (osmol/kg) a odhady osmolarity (osmol/l) jsem vyjádřila rovnicemi lineární regrese, které jsem pro jednotlivé látky shrnula do tabulky 23. 3.10. Parciální měrný objem látek Objem roztoku V r (l) je tvořen objemem rozpouštědla (vody) a objemem rozpuštěné látky. Při aktuální teplotě měření (25 C) je objem vody v roztoku roven podílu hmotnosti vody (1,0 kg) a její hustoty při dané teplotě (0,9971 kg/l), tzn. 1,0029 l. Parciální měrný objem látky V gram (ml/g) je dán rovnicí: Vr Vv Vgram (18) m M w kde V r je objem roztoku v litrech, V v je objem vody v roztoku v litrech, m je molalita v mol/kg a M w je molekulová hmotnost v gramech. Parciální měrné objemy roztoků v závislosti na molalitě roztoku jsou uvedeny v posledním sloupci tabulek 10-11, 13-15. Na obrázcích 1-5 jsou zachyceny změny parciálního měrného objemu v závislosti na koncentraci roztoku s vyznačením linie odpovídající průměrné hodnotě parciálního měrného objemu. Průměrné hodnoty měrného parciálního objemu pro jednotlivé látky jsou shrnuty v tabulce 17. 27

4. Výsledky Tab. 7 - Vyjádření úbytku hmotnosti látky při sušení v sušárně Úbytek hmotnosti látky (%) v čase (hod) Látka Navážka (g) 3 hod. 5 hod. KCl 2,3487 0,01 0,04 NaCl 3,1394 0,03 0,04 močovina 1,9529 0,03 0,05 Tab. 8 - Stanovení obsahu vlhkosti Látka Navážka Nárůst hmotnosti látky (%) v čase (g) 1 den 2 dny 3dny 4 dny 5 dní 6 dní KCl 2,3477 0,02 0,03 0,03 0,06 0,06 0,06 NaCl 3,1381 0 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 močovina 1,9519 0,02 0,04 0,06 0,06 0,07 0,08 Tab. 9 - Vyjádření úbytku hmotnosti látky při sušení v exsikátoru Látka Navážka Úbytek hmotnosti látky (%) v čase (g) 1 den 2 dny 3dny 4 dny 5 dní 6 dní CaCl 2 6 H 2 O 1,0409 0,09 0,17 0,21 0,28 0,29 0,30 MgCl 2 6 H 2 O 2,2260 0,53 1,00 1,04 1,20 1,30 1,47 28

Tab. 10 - Vlastnosti vodných roztoků chloridu draselného Molalita m (mol/kg) Navážka (g) Hmotnost roztoku M (g) Hustota h (kg/l) Objem roztoku V r (l) Molarita c (mol/l) Osmolalita m osm (mosmol/kg) Parciální měrný objem V gram (ml/g) 0,1 7,4549 1007,4549 1,0023 1,0052 0,0995 187 0,3018 0,2 14,9103 1014,9103 1,0068 1,0081 0,1984 357 0,3471 0,3 22,3649 1022,3649 1,0112 1,0111 0,2967 535 0,3655 0,4 29,8204 1029,8204 1,0160 1,0136 0,3947 704 0,3571 0,5 37,2752 1037,2752 1,0201 1,0168 0,4917 873 0,3728 0,6 44,7304 1044,7304 1,0244 1,0198 0,5883 1054 0,3782 0,7 52,1850 1052,1850 1,0292 1,0233 0,6847 1213 0,3721 0,8 59,6397 1059,6397 1,0337 1,0251 0,7804 1378 0,3721 0,9 67,0951 1067,0951 1,0380 1,0281 0,8754 1540 0,3747 1,0 74,5500 1074,5500 1,0423 1,0310 0,9700 1679 0,3764 29

Tab. 11 - Vlastnosti vodných roztoků chloridu sodného Molalita m (mol/kg) Navážka (g) Hmotnost roztoku M (g) Hustota h (kg/l) Objem roztoku V r (l) Molarita c (mol/l) Osmolalita m osm (mosmol/kg) Parciální měrný objem V gram (ml/g) 0,1 5,8442 1005,8442 1,0015 1,0044 0,0996 186 0,2468 0,2 11,6882 1011,6882 1,0056 1,0061 0,1988 370 0,2713 0,3 17,5320 1017,5320 1,0096 1,0079 0,2977 554 0,2843 0,4 23,3759 1023,3759 1,0137 1,0096 0,3962 733 0,2860 0,5 29,2200 1029,2200 1,0172 1,0118 0,4942 914 0,3035 0,6 35,0640 1035,0640 1,0210 1,0137 0,5919 1087 0,3090 0,7 40,9080 1040,9080 1,0247 1,0158 0,6891 1263 0,3151 0,8 46,7522 1046,7522 1,0284 1,0178 0,7860 1430 0,3193 0,9 52,5959 1052,5959 1,0313 1,0207 0,8818 1613 0,3373 1,0 58,4397 1058,4397 1,0365 1,0212 0,9793 1783 0,3127 30

Tab. 12 - Lékopisná kalibrace osmometrie vodnými roztoky chloridu sodného Molalita m (mol/kg) Navážka (g) Hmotnost roztoku M (g) Hustota h (kg/l) Objem roztoku V r (l) Molarita c (mol/l) Změřená osmolalita m osm (mosmol/kg) Deklarovaná osmolalita m osm (mosmol/kg) 0,0528 3,0870 1003,0870 0,9996 1,0035 0,0526 99 100 0,1071 6,2600 1006,2600 1,0015 1,0048 0,1066 204 200 0,1619 9,4630 1009,4630 1,0040 1,0055 0,1610 303 300 0,2170 12,6840 1012,6840 1,0059 1,0068 1,2156 403 400 0,2723 15,9160 1015,9160 1,0085 1,0074 0,2703 500 500 0,3276 19,1471 1019,1471 1,0106 1,0085 0,3248 602 600 0,3830 22,3800 1022,3800 1,0123 1,0100 0,3792 694 700 31

Tab. 13 - Vlastnosti vodných roztoků hexahydrátu chloridu hořečnatého Molalita m (mol/kg) Navážka (g) Hmotnost roztoku M (g) Hustota h (kg/l) Objem roztoku V r (l) Molarita c (mol/l) Osmolalita m osm (mosmol/kg) Parciální měrný objem V gram (ml/g) 0,1 20,3302 1020,3302 1,0046 0,0157 0,0985 257 0,6282 0,2 40,6592 1040,6592 1,0124 1,0280 0,1946 520 0,6161 0,3 60,9898 1060,9898 1,0187 1,0415 0,2881 786 0,6324 0,4 81,3200 1081,3200 1,0262 1,0537 0,3796 1094 0,6246 0,5 101,7308 1101,7308 1,0324 1,0672 0,4685 1372 0,6316 0,6 121,9800 1121,9800 1,0382 1,0807 0,5552 1604 0,6379 0,7 142,3096 1142,3096 1,0453 1,0929 0,6405 1910 0,6320 0,8 162,6406 1162,6406 1,0512 1,1060 0,7234 2211 0,6337 0,9 182,9694 1182,9694 1,0570 1,1192 0,8042 2479* 0,6353 1,0 203,3006 1203,3006 1,0623 1,1327 0,8828 2763* 0,6385 *hodnota vypočtená z regresní rovnice vyjadřující vztah mezi molalitou a osmolalitou - m osm = 2849,5 m 86,02222, r = 0,9930 32

Tab. 14 - Vlastnosti vodných roztoků hexahydrátu chloridu vápenatého Molalita m (mol/kg) Navážka (g) Hmotnost roztoku M (g) Hustota h (kg/l) Objem roztoku V r (l) Molarita c (mol/l) Osmolalita m osm (mosmol/kg) Parciální měrný objem V gram (ml/g) 0,1 21,9076 1021,9076 1,0064 1,0154 0,0985 254 0,5718 0,2 43,8166 1043,8166 1,0146 1,0289 0,1944 501 0,5920 0,3 65,7242 1065,7242 1,0222 1,0426 0,2878 762 0,6032 0,4 87,6322 1087,6322 1,0306 1,0553 0,3790 1004 0,5983 0,5 109,5400 1109,5400 1,0381 1,0689 0,4678 1287 0,6019 0,6 131,4472 1131,4472 1,0454 1,0824 0,5544 1508 0,6044 0,7 153,3556 1153,3556 1,0531 1,0952 0,6392 1775 0,6016 0,8 175,2632 1175,2632 1,0593 1,1095 0,7211 2047 0,6079 0,9 197,1718 1197,1718 1,0663 1,1227 0,8016 2293* 0,6077 1,0 219,0806 1219,0806 1,0730 1,1362 0,9560 2553* 0,6083 *hodnota vypočtená z regresní rovnice vyjadřující vztah mezi molalitou a osmolalitou - m osm = 2553,398268 m 5,463203, r = 0,9999 33

Tab. 15 - Vlastnosti vodných roztoků močoviny Molalita m (mol/kg) Navážka (g) Hmotnost roztoku M (g) Hustota h (kg/l) Objem roztoku V r (l) Molarita c (mol/l) Osmolalita m osm (mosmol/kg) Parciální měrný objem V gram (ml/g) 0,1 6,0057 1006,0057 0,9991 1,0069 0,0993 98 0,6676 0,2 12,0122 1012,0122 1,0012 1,0109 0,1979 196 0,6613 0,3 18,0176 1018,0176 1,0026 1,0154 0,2955 298 0,6918 0,4 24,0239 1024,0239 1,0040 1,0199 0,3922 394 0,7082 0,5 30,0296 1030,0296 1,0056 1,0243 0,4882 484 0,7116 0,6 36,0356 1036,0356 1,0075 1,0284 0,5835 565 0,7067 0,7 42,0416 1012,0416 1,0088 1,0330 06777 672 0,7154 0.8 48,0484 1048,0484 1,0109 1,0367 0,7717 751 0,7034 0,9 54,0543 1054,0543 1,0120 1,0416 0,8641 831 0,7150 1,0 60,0596 1060,0596 1,0134 1,0461 0,9560 924 0,7187 34

Tab. 16 - Vztah mezi molalitou a molaritou Látka Rovnice lineární regrese r KCl c = 0,969927 m + 0,004109 0,9999 NaCl c = 0,978673 m + 0,0029 0,9999 CaCl 2 6 H 2 O c = 0,9137 m + 0,006768 0,9986 MgCl 2 6 H 2 O c = 0,882145 m + 0,016691 0,9994 Močovina c = 0,956027 m + 0,006177 0,9999 Tab. 17 - Průměrné hodnoty parciálního měrného objemu pro jednotlivé látky Látka Průměrná hodnota parciálního měrného objemu (ml/g) KCl 0,3618 NaCl 0,2985 CaCl 2 6 H 2 O 0,5997 MgCl 2 6 H 2 O 0,6310 Močovina 0,7000 35

Tab. 18 - Porovnání metod odhadu osmolarity z měřené osmolality pro vodné roztoky chloridu draselného Molalita Molarita m (mol/kg) c (mol/l) Osmolalita Osmolarita c osm (mosmol/l) m osm Teoretická Aktuální Aktuální (mosmol/kg) (7) (8) (9) 0,1 0,0995 187 199 187 186 0,2 0,1984 357 397 358 354 0,3 0,2967 535 593 537 529 0,4 0,3947 704 789 708 695 0,5 0,4917 873 983 878 859 0,6 0,5883 1054 1177 1061 1034 0,7 0,6847 1213 1369 1224 1187 0,8 0,7804 1378 1561 1392 1344 0,9 0,8754 1540 1751 1558 1498 1,0 0,9700 1679 1940 1700 1629 36

Tab. 19 - Porovnání metod odhadu osmolarity z měřené osmolality pro vodné roztoky chloridu sodného Molalita Molarita m (mol/kg) c (mol/l) Osmolalita Osmolarita c osm (mosmol/l) m osm Teoretická Aktuální Aktuální (mosmol/kg) (7) (8) (9) 0,1 0,0996 186 199 186 185 0,2 0,1988 370 398 371 368 0,3 0,2977 554 595 556 550 0,4 0,3962 733 792 738 726 0,5 0,4942 914 988 921 903 0,6 0,5919 1087 1184 1098 1072 0,7 0,6891 1263 1378 1277 1243 0,8 0,7860 1430 1572 1448 1405 0,9 0,8818 1613 1764 1634 1580 1,0 0,9793 1783 1959 1814 1746 37

Tab. 20 - Porovnání metod odhadu osmolarity z měřené osmolality pro vodné roztoky hexahydrátu chloridu hořečnatého Molalita Molarita m (mol/kg) c (mol/l) Osmolalita Osmolarita c osm (mosmol/l) m osm Teoretická Aktuální Aktuální (mosmol/kg) (7) (8) (9) 0,1 0,0985 257 295 255 253 0,2 0,1946 520 584 513 506 0,3 0,2881 786 864 770 755 0,4 0,3796 1094 1139 1067 1038 0,5 0,4685 1372 1406 1328 1286 0,6 0,5552 1604 1666 1541 1484 0,7 0,6405 1910 1922 1825 1748 0,8 0,7234 2211 2170 2097 1999 0,9 0,8042 2479* 2413 2334 2215 1,0 0,8828 2763* 2648 2579 2439 *hodnota vypočítaná z rovnice lineární regrese vyjadřující vztah mezi molalitou a osmolalitou m osm = 2849,5 m 86,02222, r = 0,9930 38

Tab. 21 - Porovnání metod odhadu osmolarity z měřené osmolality pro vodné roztoky hexahydrátu chloridu vápenatého Molalita Molarita m (mol/kg) c (mol/l) Osmolalita Osmolarita c osm (mosmol/l) m osm Teoretická Aktuální Aktuální (mosmol/kg) (7) (8) (9) 0,1 0,0985 254 295 252 250 0,2 0,1944 501 583 495 487 0,3 0,2878 762 863 749 731 0,4 0,3790 1004 1137 982 951 0,5 0,4678 1287 1403 1250 1204 0,6 0,5544 1508 1663 1456 1393 0,7 0,6392 1775 1918 1704 1621 0,8 0,7211 2047 2163 1949 1845 0,9 0,8016 2293* 2405 2168 2042 1,0 0,9560 2553* 2640 2397 2247 *hodnota vypočítaná z rovnice lineární regrese vyjadřující vztah mezi molalitou a osmolalitou m osm = 2553,398268 m 5,463203, r = 0,9999 39

Tab. 22 - Porovnání metod odhadu osmolarity z měřené osmolality pro vodné roztoky močoviny Molalita Molarita m (mol/kg) c (mol/l) Osmolalita Osmolarita c osm (mosmol/l) m osm Teoretická Aktuální Aktuální (mosmol/kg) (7) (8) (9) 0,1 0,0993 98 99 98 97 0,2 0,1979 196 198 195 194 0,3 0,2955 298 295 295 293 0,4 0,3922 394 392 389 386 0,5 0,4882 484 488 476 473 0,6 0,5835 565 583 555 549 0,7 06777 672 678 658 650 0,8 0,7717 751 772 734 724 0,9 0,8641 831 864 809 798 1,0 0,9560 924 956 897 883 40

Tab. 23 - Vztah mezi osmolalitou a osmolaritou Látka Rovnice lineární regrese r Teoretická (7) c osm = 1,148238 m osm 15,656681 0,9998 KCl NaCl CaCl 2 6 H 2 O MgCl 2 6 H 2 O Močovina Aktuální (8) c osm = 1,012668 m osm 3,418544 0,9999 Aktuální (9) c osm = 0,970148 m osm + 7,199262 0,9999 Teoretická (7) c osm = 1,099998 m osm 8,843537 0,9999 Aktuální (8) c osm = 1,016284 m osm 4,704715 0,9999 Aktuální (9) c osm = 0,978509 m osm + 5,315551 0,9999 Teoretická (7) c osm = 1,032706 m osm + 57,148448 0,9992 Aktuální (8) c osm = 0,939614 m osm + 23,857949 0,9998 Aktuální (9) c osm = 0,879189 m osm +43,311617 0,9994 Teoretická (7) c osm = 0,952737 m osm +74,522664 0,9988 Aktuální (8) c osm = 0,934735 m osm + 26,518953 0,9998 Aktuální (9) c osm = 0,882439 m osm + 44,540254 0,9994 Teoretická (7) c osm = 1,037039 m osm 7,371121 0,9997 Aktuální (8) c osm = 0,970824 m osm + 4,099448 0,9999 Aktuální (9) c osm = 0,95594 m osm +5,789574 0,9999 Tab. 24 - Průměrné odchylky (%) odhadů osmolarity od měřené osmolality Průměrná odchylka (%) Látka Teoretická osmolarita (7) Aktuální osmolarita (8) Aktuální osmolarita (9) KCl 11,63 0,68 1,62 NaCl 8,53 0,85 1,28 CaCl 2 6 H 2 O 10,03 3,26 6,93 MgCl 2 6 H 2 O 5,68 3,57 6,75 Močovina 1,87 1,61 2,61 41

0,40 Vgram 0,38 0,36 0,34 průměrný Vgram 0,32 0,30 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) Obr. 1 - Závislost parciálního měrného objemu chloridu draselného na molalitě vodného roztoku 0,40 0,36 Vgram 0,32 0,28 průměrný Vgram 0,24 0,20 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) Obr. 2 - Závislost parciálního měrného objemu chloridu sodného na molalitě vodného roztoku 42

0,68 0,66 Vgram 0,64 0,62 průměrný Vgram 0,60 0,58 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) Obr. 3 - Závislost parciálního měrného objemu hexahydrátu chloridu hořečnatého na molalitě vodného roztoku 0,65 0,63 Vgram 0,61 0,59 průměrný Vgram 0,57 0,55 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) Obr. 4 - Závislost parciálního měrného objemu hexahydrátu chloridu vápenatého na molalitě vodného roztoku 43

0,75 0,73 Vgram 0,71 0,69 průměrný Vgram 0,67 0,65 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) Obr. 5 - Závislost parciálního měrného objemu močoviny na molalitě vodného roztoku 44

osmotická koncentrace 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) měřená osmolalita teoretická osmolarita (7) aktuální osmolarita (8) aktuální osmolarita (9) Obr. 6 - Porovnání odhadu osmolarity z měřené osmolality roztoků chloridu draselného 45

osmotická koncentrace 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) měřená osmolalita teoretická osmolarita (7) aktuální osmolarita (8) aktuální osmolarita (9) Obr. 7 - Porovnání odhadu osmolarity z měřené osmolality roztoků chloridu sodného 46

osmotická koncentrace 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) měřená osmolalita teoretická osmolarita (7) aktuální osmolarita (8) aktuální osmolarita (9) Obr. 8 - Porovnání odhadu osmolarity z měřené osmolality roztoků hexahydrátu chloridu hořečnatého 47

osmotická koncentrace 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) měřená osmolalita teoretická osmolarita (7) aktuální osmolarita (8) aktuální osmolarita (9) Obr. 9 - Porovnání odhadu osmolarity z měřené osmolality roztoků hexahydrátu chloridu vápenatého 48

osmotická koncentrace 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 m (mol/kg) měřená osmolalita teoretická osmolarita (7) aktuální osmolarita (8) aktuální osmolarita (9) Obr. 10 - Porovnání odhadu osmolarity z měřené osmolality roztoků močoviny 49

5. Diskuse Osmóza je fyziologický děj, který hraje klíčovou roli v udržování vodní rovnováhy v organismu. Vodní rovnováha mezi intracelulárními a extracelulárními kompartmenty, která je nezbytná pro elektrolytovou rovnováhu, může být upravena osmotickými změnami v těle. 18 Rozpuštěné částice v parenterálních přípravcích vykazují osmotický účinek. Koncentrace osmotických částic je vyjadřována jako osmotická koncentrace, která může být vyjadřována jako osmolalita m osm (osmol/kg) nebo jako osmolarita c osm (osmol/l). 3 Vzorky chloridu draselného, chloridu sodného a močoviny byly látky sušeny do konstantní hmotnosti v sušárně (při teplotě 115 C po dobu pěti hodin). Poté byly vzorky uchovávány za běžných podmínek v laboratoři, tzn. při teplotě 25±0,5 C a při relativní vzdušné vlhkosti 65±5% ke sledování změny v obsahu vlhkosti. Z důvodu nízké teploty tání hexahydrátů chloridu hořečnatého a vápenatého nebyly vzorky těchto látek sušeny v sušárně, ale v exsikátoru. Hexahydráty chloridu hořečnatého a vápenatého mají výrazné hygroskopické vlastnosti. Během uchovávání za běžných laboratorních podmínek docházelo k jejich částečnému ztekucování. Hexahydráty při sušení v exsikátoru vykazovaly maximální úbytek hmotnosti 1,47%. U ostatních látek kromě hexahydrátů byl maximální procentuální úbytek hmotnosti při sušení 0,05%. Maximální procentuální přírůstek hmotnosti při uchovávání za běžných laboratorních podmínek byl 0,08%. Výsledky sledování obsahu vlhkosti u použitých látek jsou shrnuty v tabulkách 7-9. K přípravě roztoku byly použity elektrolyty (chlorid sodný, chlorid draselný, chlorid hořečnatý hexahydrát a chlorid vápenatý hexahydrát) i močovina lékopisné kvality. Vodné roztoky byly připraveny v odstupňované molální koncentraci 0,1-1,0 mol/kg. Příprava roztoků v molální koncentraci je výhodnější, neboť není ovlivněna změnami objemu, které mohou být zapříčiněny změnami teploty při rozpouštění látek. K odhadu molarity roztoku 50